《通信电子线路》实验指导书2014版(简)

北方民族大学 通信电子线路 实验指导书 主编 校对 审核 北方民族大学电气信息工程学院 二 一三年九月 1 目目 录录 实验一 小信号谐振放大器的性能分析 2 实验二 LC 正弦波振荡器的综合分析 8 实验三 振幅调制与解调电路研究与综合测试 12 实验四 频率调制与解调电路研究与综合测试 22 实验五 锁相环的工作过程及综合分析 29 2 实验一实验一 小信号谐振放大器的性能分析小信号谐振放大器的性能分析 综合性实验 一 实验目的一 实验目的 1 掌握小信号谐振放大电路的组成和性能特点 2 熟悉小信号谐振放大器的主要性能指标 3 学会频响特性的测试 2 2 实验仪器与器材实验仪器与器材 1 高频电子技术实验箱中小信号谐振放大器实验模块电路 RK 050 该模 该模 块必须装在底板块必须装在底板 D D 的位置 的位置 2 示波器 3 信号源 4 扫频仪 三 三 小信号调谐放大器实验电路小信号调谐放大器实验电路 图 1 1 为小信号调谐放大器实验电路 RK 050 图中 为信号输入铆孔 当做2 01P 实验时 高频信号由此铆孔输入 为输入信号测试点 接收天线用于构成收发系统201TP 时接收发方发出的信号 变压器和电容 组成输入选频回路 用来选出所需2 1T12C22C 要的信号 晶体三极管用于放大信号 和为三极管的直流偏21BG12R22R52R21BG 置电阻 用以保证晶体管工作于放大区域 且放大器工作于甲类状态 三极管集电21BG 极接有调谐回路 用来谐振于某一工作频率上 本实验电路设计有单调谐与双调谐回LC 路 由开关控制 当断开时 为电容耦合双调谐回路 和22K22K12L22L42C 组成了初级回路 和组成了次级回路 两回路之间由电容进行耦52C32L42L92C62C 合 调整可调整其耦合度 当开关接通时 即电容被短路 此时两个回路62C22K62C 合并成单个回路 故该电路为单调谐回路 图中 为变容二极管 通过改变12D22D 的直流电压 即可改变变容二极管的电容 达到对回路的调谐 三个二极管的并ADVIN 联 其目的是增大变容二极管的容量 图中开关控制是否接入集电极回路 2 1K32R 接通时 开关往下拨为接通 将电阻 并入回路 使集电极负载电阻2 1K32R2K 减小 回路值降低 放大器增益减小 图中 和三极管组成放大Q62R72R82R22BG 器 用来对所选信号进一步放大 为输出信号测试点 为信号输出铆孔 202TP2 02P 3 图 1 1 小信号调谐放大器电路图 2R1 2BG1 2C5 2C4 2R5 2C12 2C13 2C3 2L5 2C102C11 1 2TP01 2L2 2L4 2C9 2C7 2C1 1 2L1 2L3 1 2TP02 2BG2 2R6 2R7 2R8 12V1 2C14 2C2 2R4 2R2 1 1 3 3 4 4 5 5 6 6 Text 2 2 2T1 2C6 2D4 2R9 12V1 2K1 2R3 2K2 2D1 2C15 2D22D3 ADVIN 2L6 ADVINGND 12V12V ADVINGND 12V 12V 2K3 12V1 12V 2P01 2P02 2C16 4 四 小信号调谐放大器实验内容和实验步骤小信号调谐放大器实验内容和实验步骤 一 实验内容 一 实验内容 1 分别采用扫频法和点测法测量单调谐和双调谐放大器的幅频特性 2 用示波器测量输入 输出信号幅度 并计算放大器的放大倍数 3 用示波器观察耦合电容对双调谐回路放大器幅频特性的影响 4 用示波器观察放大器的动态范围 5 观察集电极负载对放大器幅频特性的影响 二 实验步骤 二 实验步骤 1 1 实验准备实验准备 在实验箱主板上插装好调谐回路谐振放大器模块 该模块必须装在底板 该模块必须装在底板 D D 的位置 的位置 接 通实验箱上电源开关 按下模块上开关 此时模块上电源指示灯亮 23K 2 2 单调谐回路谐振放大器幅频特性测量单调谐回路谐振放大器幅频特性测量 测量幅频特性通常有两种方法 即扫频法和点测法 扫频法简单直观 可直接观察到 单调谐放大特性曲线 但需要扫频仪 点测法采用示波器进行测试 即保持输入信号幅度 不变 改变输入信号的频率 测出与频率相对应的单调谐回路谐振放大器的输出电压幅度 然后画出频率与幅度的关系曲线 该曲线即为单调谐回路谐振放大器的幅频特性 1 扫频法 即用扫频仪直接测量放大器的幅频特性曲线 用扫频仪测出的单调谐放 大器幅频特性曲线如下图 图1 5 扫频仪测量的幅频特性 扫频仪的PF输出接放大器输入2TP01 扫频仪Y输入接放大器输出2TP02 扫频仪的档位 扫描选 窄扫 频标选 10 1 MHZ挡 X10 挡的衰减调到30dB 在结合其它旋钮进行 调整 5 2 点测法 其步骤如下 2K1置 OFF 2K1往上拨 位 即断开集电极电阻2R3 2K2置 单调谐 位 此 时2C6被短路 放大器为单调谐回路 高频信号源输出连接到调谐放大器的输入端 2P01 示波器CH1接放大器的输入端2TP01 示波器CH2接调谐放大器的输出端2TP02 调整高频信 号源频率为6 3MHZ 用频率计测量 高频信号源输出幅度 峰 峰值 为200mv 示波器 CH1监测 调整调谐放大器的电容2C5 使放大器的输出为最大值 示波器CH2监测 此 时回路谐振于6 3MHZ 比较此时输入输出幅度大小 并算出放大倍数 按照表1 1改变高频信号源的频率 用频率计测量 保持高频信号源输出幅度为 200mv 示波器CH1监视 从示波器CH2上读出与频率相对应的单调谐放大器的电压幅值 并把数据填入表1 1 表1 1 输入信号频率 f MHZ 5 45 55 65 75 85 96 06 16 26 36 46 56 66 76 86 97 07 1 输出电压幅值 U mv 以横轴为频率 纵轴为电压幅值 按照表1 1 画出单调谐放大器的幅频特性曲线 3 3 观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响 观察集电极负载对单调谐放大器幅频特性的影响 当放大器工作于放大状态下 按照上述幅频特性的测量方法测出接通与不接通2R3的幅 频特性曲线 可以发现 当不接2R3时 集电极负载增大 幅频特性幅值加大 曲线变 瘦 Q值增高 带宽减小 而当接通2R3时 幅频特性幅值减小 曲线变 胖 Q值降低 带 宽加大 用扫频仪测出接通与不接通2R3的幅频特性曲线 如下图 不接2R3时的幅频特性曲线 接2R3时的幅频特性曲线 6 4 4 双调谐回路谐振放大器幅频特性测量 双调谐回路谐振放大器幅频特性测量 与单调谐的测量方法完全相同 可用扫频法和点测法 下图为用扫频仪测得的幅频特 性曲线 用扫频仪测得的幅频特性曲线 点测法 步骤如下 2K2 置 双调谐 接通 2C6 2K1 至 off 开关往上拨 高频信号源输出频 率 6 3MHZ 用频率计测量 幅度 200mv 然后用铆孔线接入调谐放大器的输入端 2P01 示波器 CH1 接 2TP01 示波器 CH2 接放大器的输出 2TP02 端 调整调谐放大 器电容 2C5 和底板上的 调谐 旋钮 使输出为最大值 按照表 1 2 改变高频信号源的频率 用频率计测量 保持高频信号源输出幅度峰 峰值为 200mv 示波器 CH1 监视 从示波器 CH2 上读出与频率相对应的双调谐放大器的 幅度值 并把数据填入表 1 2 表 1 2 放大器输入信号频率 f Mhz 5 45 55 65 75 85 96 06 16 2 放大器输出幅度 U mv 放大器输入信号频率 f Mhz 6 36 46 56 66 76 86 97 07 1 放大器输出幅度 U mv 测出两峰之间凹陷点的大致频率是多少 以横轴为频率 纵轴为幅度 按照表 1 2 画出双调谐放大器的幅频特性曲线 调整 2C6 的电容 按照上述方法测出改变 2C6 时幅频特性曲线 7 下图为用扫频仪测得的不同 2C6 时的幅频特性曲线 耦合电容减小扫频曲线耦合电容减小扫频曲线 耦合电容耦合电容 2C062C06 为某一值时扫频曲线为某一值时扫频曲线 耦合电容耦合电容 2C062C06 增大时扫频曲线增大时扫频曲线 5 5 放大器动态范围测量放大器动态范围测量 2K1 置 OFF 开关往上拨 2K2 置 单调谐 高频信号源输出接调谐放大器的 输入端 2P01 调整高频信号源频率至谐振频率 幅度 100mv 示波器 CH1 接 2TP01 示 波器 CH2 接调谐放大器的输出 2TP02 端 按照表 1 3 放大器输入幅度 改变高频信号源 的输出幅度 由 CH1 监测 从示波器 CH2 读出放大器输出幅度值 并把数据填入表 1 3 且计算放大器电压放大倍数值 可以发现 当放大器的输入增大到一定数值时 放大倍 数开始下降 输出波形开始畸变 失真 表 1 3 放大器输入 mV 501002003004005006007008009001000 放大器输出 V 放大器电压放大倍数 三 实验报告要求 三 实验报告要求 1 画出单调谐和双调谐的幅频特性 比较单调谐和双调谐在特性曲线上有何不同 2 画出放大器电压放大倍数与输入电压幅度之间的关系曲线 3 当放大器输入幅度增大到一定程度时 输出波形会发生什么变化 为什么 4 总结由本实验所获得的体会 8 实验二实验二 LC 正弦波振荡器的综合分析正弦波振荡器的综合分析 综合性实验 一 实验目的一 实验目的 1 掌握 LC 三点式正弦波振荡电路的组成和特点 2 熟悉振荡电路的分析方法和理解实测振荡频率与理论振荡频率的差别 3 学会频率的测量方法及电路的调整方法 二 实验仪器与器材二 实验仪器与器材 1 高频电子技术实验箱中 LC 正弦波振荡器实验电路模块 RK 051 2 万用表 3 示波器 三 三 正弦波振荡器的实验电路正弦波振荡器的实验电路 图 2 1 为电容三点式 LC 振荡器和晶体振荡器实验电路 RK 051 图中 左侧部分为 LC 振荡器 中间部分为晶体振荡器 右侧部分为射极跟随器 三极管 3Q01 为 LC 振荡器的振荡管 3R01 3R02 和 3R04 为三极管 3Q01 的直流偏置 电阻 以保证振荡管 3Q01 正常工作 图中开关 3K05 打到 S 位置时 为改进型克拉泼振 荡电路 打到 位置时 为改进型西勒振荡电路 四位拨动开关 3SW01 控制回路电容P 的变化 也即控制着振荡频率的变化 调整电位器 3W01 可改变振荡器三极管 3Q01 的电源 电压 图中 3Q03 为晶体振荡器振荡管 3W03 3R10 3R11 和 3R13 为三极管 3Q03 直流偏置 电阻 以保证 3Q03 正常工作 调整 3W03 可以改变 3Q03 的静态工作点 图中 3R12 3C20 为去藕元件 3C21 为旁路电容 并构成共基接法 3L03 3C18 3C19 构成振荡回路 其 谐振频率应与晶体频率基本一致 3C17 为输出耦合电容 3TP03 为晶体振荡器测试点 晶体振荡器输出与 LC 振荡器输出由 3K01 来控制 开关与上方接通时 为晶振输出 与下方接通时 为 LC 振荡器输出 三极管 3Q02 为射极跟随器 以提高带负载的能力 电 位器 3W02 用来调整振荡器输出幅度 3TP02 为输出测量点 3P02 为振荡器输出铆孔 9 3L01 3C02 3C033R04 B 1 C 2 E 3 3Q01 3R03 3W01 3R01 3R02 3C01 1 3TP01 3C04 VCCGND 12V12V VCCGND 12V 12V 12V 12V1 3C10 3Q02 3R06 3C12 1 GND1 3D01 3R09 3W02 1 3TP02 OUT 3R07 3R05 Vin 1 GND 2 5V 3 3U01 3C063C083C073C09 3C11 220P 3R08 12V1 3C13 3C15 3C14 3K05A 3K05B S P S P 3P02 3JZ01 3R13 B 1 C 2 E 3 3Q03 3R12 3W03 3R10 3R11 3C21 3C18 3C19 1 3TP03 3C17 3L03 3C20 1 2 3 4 8 7 6 5 3SW01 SW DIP 4 3R14 3K01 SW SPDT 3L02 3C16 12V1 图 2 1 LC 振荡器和晶体振荡器实验电路 10 四 正弦波振荡器实验内容和实验步骤正弦波振荡器实验内容和实验步骤 一 一 实验内容 实验内容 1 用示波器观察 LC 振荡器和晶体振荡器输出波形 测量振荡器输出电压峰 峰值 ppV 并以频率计测量振荡频率 2 测量 LC 振荡器的幅频特性 3 测量电源电压变化对振荡器的影响 4 观察并测量静态工作点变化对晶体振荡器工作的影响 二 二 实验步骤 实验步骤 1 1 实验准备实验准备 插装好 LC 振荡器和晶体振荡器模块 接通实验箱电源 按下模块上电源开关 此时模 块上电源指示灯点亮 2 LC2 LC 振荡实验振荡实验 1 西勒振荡电路幅频特性的测量 3K01拨至LC振荡器 示波器接3TP02 频率计接振荡器输出口3P02 调整电位器 3W02 使输出波形幅度最大 开关3K05拨至 P 此时振荡电路为西勒电路 四位拨动开 关3SW01分别控制3C06 10P 3C07 50P 3C08 100P 3C09 200P 是否接入电路 开关往上拨为接通 往下拨为断开 四个开关接通的不同组合 可以控制电容的变化 例 如开关 1 2 往上拨 其接入电路的电容为10P 50P 60P 此时此时3TP013TP01点的电压调点的电压调3W013W01 为为8V8V 按照表2 1电容的变化测出与电容相对应的振荡频率和输出电压 峰 峰值VP P 并 将测量结果记于表2 1中 表2 1 注 如果在开关转换过程中使振荡器停振无输出 可调整3W01 使之恢复振荡 2 克拉泼振荡电路幅频特性的测量 电容C pf 1050100150200250300350 串 S 振荡频率f MHZ 并 P 串 S 输出电VP P v 并 P 11 将开关3K05拨至 S 振荡电路转换为克拉泼电路 按照上述 1 的方法 测出振荡 频率和输出电压 并将测量结果记于表2 1中 3 测量电源电压变化对振荡器频率的影响 分别将开关3K05打至 S 和 P 位置 改变电源电压EC 测出不同EC下的振荡频率 并将测量结果记于表2 2中 其方法是 频率计接振荡器输出3P02 调整电位器3W02使输出幅度最大 用示波器监 测 测好后去掉 选定回路电容为100P 即3SW01 3 往上拨 用三用表直流电压档测 3TP01测量点电压 按照表2 2给出的电压值Ec 为3TP01点的电压 调整3W01电位器 分 别测出与电压相对应的频率 表中 f为改变Ec时振荡频率的偏移 假定Ec 10 5V时 f 0 则 f f f10 5V 表2 2 EC V 10 59 58 57 56 55 5 F MHZ 串联 S f KHZ EC V 10 59 58 57 56 55 5 F MHZ 并联 P f KHZ 3 3 晶体振荡器实验晶体振荡器实验 1 3K01 拨至 晶体振荡器 将示波器探头接到 3TP02 端 观察晶体振荡器波形并 记录 如果没有波形 应调整 3W03 电位器 用频率计测量其输出端频率并记录 2 示波器接 3TP02 端 频率计接 3P02 输出铆孔 调节 3W03 以改变晶体管静态工作 点 观察振荡波形及振荡频率有无变化 三 三 实验报告要求实验报告要求 1 根据测试数据 分别绘制西勒振荡器 克拉泼振荡器的幅频特性曲线 并进行分 析比较 2 根据测试数据 计算频率稳定度 分别绘制克拉泼振荡器 西勒振荡器的 曲线 c o f E f 3 根据实验 分析静态工作点对晶体振荡器工作的影响 4 总结由本实验所获得的体会 12 实验三实验三 振幅调制与解调电路研究与综合测试振幅调制与解调电路研究与综合测试 综合性实验 一 实验目的一 实验目的 1 熟悉振幅调制与解调电路的组成和原理 2 掌握振幅调制和解调的波形特点 3 学会测试调幅度 4 了解振幅调制前与振幅调制后的频谱结构 二 实验仪器与器材二 实验仪器与器材 1 高频电子技术实验箱中 集成乘法器振幅调制电路 与 二极管检波器 两个电路模块 2 示波器 3 信号源 3 3 振幅调制和解调实验电路振幅调制和解调实验电路 一 一 振幅调制实验电路 振幅调制实验电路 由于集成电路的发展 集成模拟相乘器得到广泛的应用 本实验采用 MC1496 集成模拟 相乘器来实现调幅之功能 1 1 MC1496MC1496 简介简介 MC1496 是一种四象限模拟相乘器 其内部电路以及用作振幅调制器时的外部连接如图 3 1 所示 由图可见 电路中采用了以反极性方式连接的两组差分对 T1 T4 且这两组 差分对的恒流源管 T5 T6 又组成了一个差分对 因而亦称为双差分对模拟相乘器 其 典型用法是 脚间接一路输入 称为上输入v1 脚间接另一路输入 称为下输入 v2 脚分别经由集电极电阻Rc接到正电源 12V 上 并从 脚间取输出vo 脚间接负反馈电阻Rt 脚到地之间接电阻RB 它决定了恒流源电流 I7 I8的 数值 典型值为 6 8k 脚接负电源 8V 脚悬空不用 由于两路输入 v1 v2的极性皆可取正或负 因而称之为四象限模拟相乘器 可以证明 因而 仅当上输入满足v1 VT 1 2 2 th 2 c o tT Rv vv Rv 26mV 时 方有 才是真正的模拟相乘器 本实验即为此例 12 c o tT R vv v Rv 13 图 3 1 MC1496 内部电路及外部连接 2 2 MC1496MC1496 组成的调幅器实验电路组成的调幅器实验电路 用 1496 组成的调幅器实验电路如图 3 2 所示 图中 与图 3 1 相对应之处是 8R08对 应于 RT 8R09对应于 RB 8R03 8R10对应于 RC 此外 8W01用来调节 1 4 端之间的 平衡 8W02 用来调节 8 10 端之间的平衡 8K01 开关控制 1 端是否接入直流电 压 当 8K01 置 on 时 1496 的 1 端接入直流电压 其输出为正常调幅波 AM 调 整 8W03 电位器 可改变调幅波的调制度 当 8K01 置 off 时 其输出为平衡调幅波 DSB 晶体管 8Q01 为随极跟随器 以提高调制器的带负载能力 14 8C07 8W02 8R02 8R04 8R08 8C02 8C04 8W01 8R05 8C03 1 8TP01 IN2 1 8TP02 SIG 1 SIG 4 2 3 CAR 8 CAR 10 14 OUT 6 OUT 12 BIAS 5 VEE GADJGADJ 8U01 MC1496 8R01 8C01 8R03 8R10 8C06 12V1 8D01 LED 8R13 8R11 8Q01 8R12 1 8TP03 8C05 OUT 8R09 6 8k 8R14 8D02 12V1 1 GND8 2 1 3 8K01 8W03 8R06 VCC 8P01 8P02 8P03 OUT 8R15 15 图 3 2 1496 组成的调幅器实验电路 二 二 振幅解调实验电路振幅解调实验电路 1 1 二极管包络检波 二极管包络检波 二极管包络检波器是包络检波器中最简单 最常用的一种电路 它适合于解调信号电 平较大 俗称大信号 通常要求峰 峰值为 1 5V 以上 的 AM 波 它具有电路简单 检波线 性好 易于实现等优点 本实验电路主要包括二极管 RC 低通滤波器和低频放大部分 如 图 3 7 所示 图中 10D01 为检波管 10C02 10R08 10C07 构成低通滤波器 10R01 10W01 为二 极管检波直流负载 10W01 用来调节直流负载大小 10R02 与 10W02 相串构成二极管检波交 流负载 10W02 用来调节交流负载大小 开关 10K01 是为二极管检波交流负载的接入与断 开而设置的 10K01 置 on 为接入交流负载 10K01 置 off 为断开交流负载 10K02 开关控制着检波器是接入交流负载还是接入后级低放 开关 10K02 拨至左侧时接交流负载 拨至右侧时接后级低放 当检波器构成系统时 需与后级低放接通 10BG01 10BG02 对检 波后的音频进行放大 放大后音频信号由 10P02 输出 因此 10K02 可控制音频信号是否输 出 调节 10W03 可调整输出幅度 图中 利用二极管的单向导电性使得电路的充放电时间 常数不同 实际上 相差很大 来实现检波 所以 RC 时间常数的选择很重要 RC 时间常 数过大 则会产生对角切割失真 又称惰性失真 RC 常数太小 高频分量会滤不干净 综合考虑要求满足下式 a a m m RC 2 1 其中 为调幅系数 为调制信号角频率 a m 当检波器的直流负载电阻 R 与交流音频负载电阻不相等 而且调幅度又相当大 R a m 时会产生底边切割失真 又称负峰切割失真 为了保证不产生底边切割失真应满足 R R ma 16 10C01 10L01 10D01 10C0210C07 10R01 10R02 GND 10W02 1 10TP01 1 10TP02 10K02 OUT 10BG01 9018 10R03 10D02 led 10R07 10W03 12V1 10C06 10C03 OUT 10BG02 10R04 10C04 10R05 10R06 10P02 1 10TP04 10K01 SW K2 10R08 510 1 10TP03 10W01 10P01 图 3 7 二极管包络检波电路 17 四 四 振幅调制与解调实验内容及实验步骤振幅调制与解调实验内容及实验步骤 一 一 实验内容 实验内容 1 模拟相乘调幅器的输入失调电压调节 2 用示波器观察正常调幅波 AM 波形 并测量不同调幅系数时的调幅波 AM 波形 3 用示波器观察调制信号为方波 三角波的调幅波 4 用示波器观察包络检波器解调 AM 波 并测量不同调幅系数时的解调 AM 波形 5 用示波器观察调制度 Ma的测试 6 用示波器观察普通调幅波 AM 解调中的对角切割失真和底部切割失真的现象 二 二 实验步骤 实验步骤 1 1 实验准备 实验准备 1 在实验箱主板上插上集成乘法器幅度调制电路模块和二极管检波器模块 接通实 验箱上电源开关 按下模块上开关 8K1 和 10K1 此时电源指标灯点亮 2 调制信号源 函数发生器或采用低频信号源 其参数调节如下 示波器监测 频率范围 1kHz 波形选择 正弦波 输出峰 峰值 300mV 3 载波源 函数发生器或采用高频信号源 工作频率 2MHz 用频率计测量 也可采用其它频率 输出幅度 峰 峰值 200mV 用示波器观测 2 2 输入失调电压的调整 交流馈通电压的调整 输入失调电压的调整 交流馈通电压的调整 集成模拟相乘器在使用之前必须进行输入失调调零 也就是要进行交流馈通电压的 调整 其目的是使相乘器调整为平衡状态 因此在调整前必须将开关 8K01 置 off 往下拨 以切断其直流电压 交流馈通电压指的是相乘器的一个输入端加上信号电 压 而另一个输入端不加信号时的输出电压 这个电压越小越好 1 载波输入端输入失调电压调节 把调制信号源输出的音频调制信号加到音频输入端 8P02 而载波输入端不加 信号 用示波器监测相乘器输出端 8TP03 的输出波形 调节电位器 8W02 使此时 输出端 8TP03 的输出信号 称为调制输入端馈通误差 最小 2 调制输入端输入失调电压调节 把载波源输出的载波信号加到载波输入端 8P01 而音频输入端不加信号 用 18 示波器监测相乘器输出端 8TP03 的输出波形 调节电位器 8W01 使此时输出 8TP03 的输出信号 称为载波输入端馈通误差 最小 3 3 AMAM 常规调幅 波形测量 常规调幅 波形测量 1 AM 正常波形观测 在保持输入失调电压调节的基础上 将开关 8K01 置 on 往上拨 即转为正常 调幅状态 载波频率仍设置为 2MHZ 幅度 200mv 调制信号频率 1KHZ 幅度 300mv 示波器 CH1 接 8TP02 CH2 接 8TP03 即可观察到正常的 AM 波形 如图 3 5 所示 图 3 5 调整电位器 8W03 可以改变调幅波的调制度 在观察输出波形时 改变音频调制信号 的频率及幅度 输出波形应随之变化 下图为用示波器测出的正常调幅波波形 2 不对称调制度的 AM 波形观察 在 AM 正常波形调整的基础上 改变 8W02 可观察到调制度不对称的情形 最后仍 调到调制度对称的情形 下图为用示波器测出的不对称调幅波波形 19 3 过调制时的 AM 波形观察 在上述实验的基础上 即载波 2MHZ 幅度 200mv 音频调制信号 1KHZ 幅度 300mv 示波器 CH1 接 8TP02 CH2 接 8TP03 直接调整音频信号源的输出幅度 或调整 8W03 使调制度为 100 然后增大音频调制信号的幅度 可以观察到过调制时 AM 波形 并与调制信号波形作比较 下图为调制度为 100 和过调制的 AM 波形 调制度为 100 的 AM 波形 过调制 AM 波形 4 增大载波幅度时的调幅波观察 保持调制信号输入不变 逐步增大载波幅度 并观察输出已调波 可以发现 当载 波幅度增大到某值时 已调波形开始有失真 而当载波幅度继续增大时 已调波形包络 出现模糊 最后把载波幅度复原 200mv 5 调制信号为三角波和方波时的调幅波观察 保持载波源输出不变 但把调制信号源输出的调制信号改为三角波 峰 峰值 200mv 或方波 200mv 并改变其频率 观察已调波形的变化 调整 8W03 观察输出 波形调制度的变化 下图为调制信号为三角波时的调幅波形 4 调制度 Ma的测试 我们可以通过直接测量调制包络来测出 Ma 将被测的调幅信号加到示波器 CH1 或 CH2 并使其同步 调节时间旋钮使荧光屏显示几个周期的调幅波波形 如图 3 6 所示 根 20 据 Ma的定义 测出 A B 即可得到 Ma 100 BA BA ma BA 图 3 6 5 5 二极管包络检波二极管包络检波 将 集成乘法器振幅调制电路 的输出 8P03 与 二极管检波器 的输入 10P01 相连进行测试 1 1 AMAM 波的解调波的解调 1 左右的 AM 波的解调 50 a m AM 波的获得 低频信号或函数发生器作为调制信号源 输出 300mVp p的 1kHz 正弦波 以高频信 号源作为载波源 输出 200mVp p的 2MHz 正弦波 调节 8W03 便可从幅度调制电路单元上 输出 左右的 AM 波 其输出幅度 峰 峰值 至少应为 0 8V 50 a m AM 波的包络检波器解调 先断开检波器交流负载 10K01 off 把上面得到的 AM 波加到包络检波器输入端 10P01 即可用示波器在 10TP02 观察到包络检波器的输出 并记录输出波形 为了更 好地观察包络检波器的解调性能 可将示波器 CH1 接包络检波器的输入 10TP01 而将示波 器 CH2 接包络检波器的输出 10TP02 下同 调节直流负载的大小 调 10W01 使输出 得到一个不失真的解调信号 画出波形 观察对角切割失真 保持以上输出 调节直流负载 调 10W01 使输出产生对角失真 如果失真不明显 可以加大调幅度 即调整 8W03 画出其波形 观察底部切割失真 当交流负载未接入前 先调节 10W01 使解调信号不失真 然后接通交流负载 10K01 至 on 10K02 至左侧 示波器 CH2 接 10TP03 调节交流负载的大小 调 10W02 使解调信号出现割底失真 如果失真不明显 可加大调幅度 即增大音频调制信号幅度 21 画出其相应的波形 当出现割底失真后 减小 减小音频调制信号幅度 使失真消失 a m 在解调信号不失真的情况下 将 10K02 拨至右侧 示波器 CH2 接 10TP04 可观察到放大后 音频信号 调节 10W03 音频幅度会发生变化 2 的 AM 波的解调 100 a m 调节 8W03 或增大音频调制信号幅度 使 100 观察并记录检波器输出波形 a m 3 的 AM 波的解调 100 a m 加大音频调制信号幅度 使 100 观察并记录检波器输出波形 a m 4 调制信号为三角波和方波的解调 在上述情况下 恢复 调节 10W01 和 10W02 使解调输出波形不失真 然 50 a m 后将低频信号源的调制信号改为三角波和方波 即可在检波器输出端 10TP02 10TP03 10TP04 观察到与调制信号相对应的波形 调节音频信号的频率 其 波形也随之变化 实际观察到各种调制度的解调波形如下图 五 实验报告要求五 实验报告要求 1 整理按实验步骤所得数据 绘制记录的波形 并作出相应的结论 2 观察对角切割失真和底部切割失真现象并分析产生的原因 3 总结由本实验所获得的体会 22 实验四实验四 频率调制与解调电路研究与综合测试频率调制与解调电路研究与综合测试 综合性实验 一 实验目的一 实验目的 1 熟悉频率调制与鉴频电路的组成和原理 2 掌握频率调制和解调的波形特点 3 学会测试鉴频特性 二 实验仪器与器材二 实验仪器与器材 1 高频电子技术实验箱中变容二极管调频器变容二极管调频器与斜率鉴频与相位鉴频器斜率鉴频与相位鉴频器 模块 2 万用表 3 示波器 4 信号源 三 三 频率调制与解调实验电路频率调制与解调实验电路 一 一 变容二极管调频器实验电路 变容二极管调频器实验电路 变容二极管调频器实验电路如图 4 1 所示 图中 12BG01本身为电容三点式振荡器 它 与 12D01 12D02 变容二极管 一起组成了直接调频器 12BG03 为放大器 12BG04为射极 跟随器 12W01用来调节变容二极管偏压 二 二 变容二极管调频器工作原理 变容二极管调频器工作原理 由图 4 1 可见 加到变容二极管上的直流偏置就是 12V 经由 12R02 12W01和 12R03分 压后 从 12R03得到的电压 因而调节 12W01即可调整偏压 由图可见 该调频器本质上是 一个电容三点式振荡器 共基接法 由于电容 12C05 对高频短路 因此变容二极管实际 上与 12L02相并 调整电位器 12W01 可改变变容二极管的偏压 也即改变了变容二极管的 容量 从而改变其振荡频率 因此变容二极管起着可变电容的作用 对输入音频信号而言 12L01短路 12C05开路 从而音频信号可加到变容二极管 12D01 12D02上 当变容二极管加有音频信号时 其等效电容按音频规律变化 因而振荡频率 也按音频规律变化 从而达到了调频的目的 23 12D01 2CC1F 12L02 12R13 12C08 12C1212R15 12BG04 12R16 12R03 12R17 12C11 12R08 1 12TP02 12R05 12L03 12R02 12D03 led 12R18 12V1 12C07 12BG03 12R1412R12 12R11 12C1412C15 12BG01 12R04 12R07 12C03 12C05 12C02 12L01 12W01 12R06 12C06 12R09 12C04 12D02 2CC1F 12C01 12R01 1 12TP01 12V1 12P01 12P02 图 4 1 变容二极管调频器实验电路 24 三 三 调频波解调实验电路调频波解调实验电路 图 4 2 为斜率鉴频与相位鉴频器实验电路 图中 13K02 开关打向 1 和 4 时为 斜率鉴频 13Q01 用来对 FM 波进行放大 13C2 13L02 为频率振幅转换网络 其中心频率 为 6 3MHZ 左右 13D03 为包络检波二极管 13TP01 13TP03 为输入 输出测量点 当开关 13K02 拨向 3 和 6 时为相位鉴频器 相位鉴频器由频相转换电路和鉴相器 两部分组成 输入的调频信号加到放大器 13Q01 的基极上 放大管的负载是频相转换电路 该电路是通过电容 13C3 耦合的双调谐回路 初级和次级都调谐在中心频率 f0 6 3MHZ 上 初级回路电压直接加到次级回路中的串联电容 13C04 13C05 的中心点上 作为鉴相器 1 U 的参考电压 同时 又经电容 13C3 耦合到次级回路 作为鉴相器的输入电压 即加在 1 U 13L02 两端用表示 鉴相器采用两个并联二极管检波电路 检波后的低频信号经 RC 滤 2 U 波器输出 25 13C01 13R01 13R02 13C02 13Q01 13C03 13C1 13C04 13D03 13D04 13R04 13R05 13C06 13C013 12V1 13R06 13W01 13L01 13L02 13C2 13C3 13C05 13C08 13R03 13D05 13R013 1 13TP01 1 13TP02 1 13TP03 1 GND7 13P01 13P02 13R07 13C04A 13K03B 6 4 5 13K03A 1 3 2 26 图 4 2 斜率鉴频与相位鉴频器实验电路 四 四 频率调制与解调实验内容和实验步骤频率调制与解调实验内容和实验步骤 一 实验内容 一 实验内容 1 用示波器观察调频器输出波形 考察各种因素对于调频器输出波形的影响 2 变容二极管调频器静态调制特性测量 4 调频 鉴频过程观察 用示波器观测调频器输入 输出波形 鉴频器输入 输出波形 5 观察初级回路电容 次级回路电容 耦合电容变化对FM波解调的影响 二 实验步骤 二 实验步骤 1 1 实验准备 实验准备 在实验箱主板上插上变容二极管调频模块 斜率鉴频与相位鉴频模块 按下12K01及 13K03 此时两模块电源指标灯点亮 2 2 静态调制特性测量 静态调制特性测量 输入端先不接音频信号 将示波器接到调频器单元的12TP02 将实验箱的频率计接到 调频输出 12P02 用万用表测量12TP01点电位值 按表4 1所给的电压值调节电位器 12W01 使12TP01点电位在1 0 10 0V范围内变化 并把相应的频率值填入表4 1 表4 1 V12P01 V 12345678910 F F0 0 MHz MHz 3 3 动态调制特性测量 动态调制特性测量 1 实验步骤 将模块中的 12 V 电源接通 相应指示灯亮 工作于正常状态 调整 12W01使得变容二极管调频器输出频率f0 6 3MH 左右 以低频信号源作为音频调制信号 输出频率f 1kHz 峰 峰值Vp p 300mv 用示波 器监测 的正弦波 把低频信号源输出的音频调制信号加入到调频器单元的音频输入端 12P01 便可在 27 调频器单元的 12TP02 端上观察到 FM 波 用示波器观察到的调频波形如下图 4 4 相位鉴频实验 该实验与实验相位鉴频实验 该实验与实验3 3的内容有部分重复 的内容有部分重复 将变容二极管调频模块的输出12P02与斜率鉴频与相位鉴频模块的输入13P01相连 以实验8中的方法产生FM波 即音频调制信号频率为1KHZ 电压峰 峰值300MV 加 到12P01音频输入端 并将调频输出中心频率调至6 3MHZ左右 然后将其输出连接到鉴频单 元的输入端13P01 即用铆孔线将12P02与13P01相连 将鉴频器单元开关13K02拨向相位鉴 频 用示波器观察鉴频输出 13TP03 波形 此时可观察到频率为1kHz的正弦波 如果没有 波形或波形不好 应调整12W01和13W01 建议采用示波器作双线观察 CH1接调频器输入端 12TP03 CH2接鉴频器输出端13TP03 并作比较 实际观察到的波形如下图 若改变调制信号幅度 则鉴频器输出信号幅度亦会随之变大 但信号幅度过大时 28 输出将会出现失真 3 改变调制信号的频率 鉴频器输出频率应随之变化 将调制信号改成三角波和方波 再观察鉴频输出 5 5 斜率鉴频实验 斜率鉴频实验 1 将鉴频单元开关 13K02 拨向斜率鉴频 2 信号连接和测试方法与相位鉴频完全相同 但音频调制信号幅度应增大到 1PPVV 3 3 实验报告要求实验报告要求 1 根据实验数据 画出静态调制特性曲线 说明曲线斜率受哪些因素影响 2 说明 12W01对于调频器工作的影响 3 画出调频 鉴频系统正常工作时的调频器输入 输出波形和鉴频器输入 输出波形 4 总结由本实验所获得的体会 29 实验五实验五 锁相环的工作过程及综合分析锁相环的工作过程及综合分析 综合性实验 一 实验目的一 实验目的 1 熟悉锁相环电路的组成和原理 2 熟悉锁相环电路的应用 3 学会测试跟踪特性 二 实验仪器与器材二 实验仪器与器材 1 高频电子技术实验箱中锁相环电路实验电路模块 2 万用表 3 示波器 4 信号源 三 三 锁相环路实验电路锁相环路实验电路 1 1 40464046 锁相环芯片介绍锁相环芯片介绍 4046 锁相环功能框图如图 5 1 所示 外引线排列管脚功能简要介绍 第 1 引脚 PDO3 相位比较器 2 输出的相位差信号 为上升沿控制逻辑 第 2 引脚 PDO1 相位比较器 1 输出的相位差信号 它采用异或门结构 即鉴相特 性为 PDO1 PDI1 PDI2 第 3 引脚 PDI2 相位比较器输入信号 通常 PD 为来自 VCO 的参考信号 第 4 引脚 VCOO 压控振荡器的输出信号 第 5 引脚 INH 控制信号输入 若 INH 为低电平 则允许 VCO 工作和源极跟随器 输出 若 INH 为高电平 则相反 电路将处于功耗状态 第 6 引脚 CI 与第 7 引脚之间接一电容 以控制 VCO 的振荡频率 第 7 引脚 CI 与第 6 引脚之间接一电容 以控制 VCO 的振荡频率 第 8 引脚 GND 接地 第 9 引脚 VCOI 压控振荡器的输入信号 第 10 引脚 SFO 源极跟随器输出 第 11 引脚 R1 外接电阻至地 分别控制 VCO 的最高和最低振荡频率 第 12 引脚 R2 外接电阻至地 分别控制 VCO 的最高和最低振荡频率 30 第 13 引脚 PDO2 相位比较器输出的三态相位差信号 它采用 PDI1 PDI2上升沿控 制逻辑 第 14 引脚 PDI1 相位比较器输入信号 PDI1输入允许将 0 1V 左右的小信号或方 波信号在内部放大并再经过整形电路后 输出至相位比较器 第 15 引脚 VI 内部独立的稳压二极管负极 其稳压值 V 5 8V 若与 TTL 电路 匹配时 可以用来作为辅助电源用 第 16 引脚 VDD 正电源 通常选 5V 或 10V 15V 图 10 4 4046 锁相环逻辑框图 图 5 1 4046 锁相环逻辑框图 2 40462 4046 锁相环组成的频率调制器与频率合成器实验电路锁相环组成的频率调制器与频率合成器实验电路 4046 锁相环组成的频率调制器与频率合成器实验电路如图 5 2 所示 VDD 13 GND INH VZ 5 15 9 VCO1 8 PD12 3 VCO压控振荡器 7 振荡跟随器 10 相位比较器2 4 12 6 11 1 PD11 16 142 C1 SF0 VCOo R2 R1 PD03 PD02 PD01 自偏电压 相位比较器1 31 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 9 Jul 2009 Sheet of File C Documents and Settings Administrator DDBDrawn By AIN 14 BIN 3 VCIN 9 INH 5 CA 6 CB 7 R1 11 R2 12 PCP 1 PC1 2 PC2 13 VCOUT 4 SF 10 ZEN 15 VCC 16 GND 8 14U01 4046 14C04 200P VCO VCC 14C03 0 068 14R01 10K 14R03 100K 14R05 5 1k 14P02 14P03 14R07 200 14R06 200 14P01 14R02 100K 14R08 100 1 14TP01 T8 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 VCC VCC Q1 9 Q0 7 CLK 6 INH 4 MR 10 PE 3 CF 13 P3 2 P2 14 P1 11 P0 5 Q2 15 Q3 1 0 12 VCC 16 14U02 4522 INH 4 MR 10 PE 3 CF 13 P2 14 P1 11 P0 5 Q1 9 Q2 15 Q3 1 Q0 7 0 12 VCC 16 CLK 6 P3 2 14U03 4522 1 2 3 45 6 7 8 14SW03 DIP8 1 2 3 45 6 7 8 14SW02 DIP8 14K02B 14K02A 14R09 100 2 13 2 1 3 32 图 5 2 4046 锁相环频率调制器与频率合成器实验电路 1 频率调制器 图中 14K02 打向 1 时 4046 锁相环构成频率调制器 图中 14P01 为外加输入信号 连接点 是在测试 4046 锁相环同步带 捕捉带时用的 14R03 14C03 和 14R05 构成环路 滤波器 14P02 为音频调制信号输入口 调制信号由 14P02 输入 通过 4046 的第 9 脚控制 其 VCO 的振荡频率 由于此时的控制电压为音频信号 因此 VCO 的振荡频率也会按照音频 的规律变化 即达到了调频 调频信号由 14P03 输出 由于振荡器输出的是方波 因此本 实验输出的是调频非正弦波 2 频率合成器 图中 14K02 打向 3 时 电路变为频率合成器 频率合成器是在锁相环的基础上 增加了一个可变分频器 图中 由 14U02 MC14522 14U03 MS14522 构成二级可预置 分频器 14U02 14U03 分别对应着总分频比 N 的十位 个位分频器 模块上的两个 4 位红 色拨动开关 14SW02 14SW03 分别控制十位数 个位数的分频比 它们以 8421BCD 码形式输 入 拨动开关往上拨为 1 往下拨为 0 使用时按所需分频比 N 预置好 14SW02 14SW03 的输入数据 例如 N 7 时 14SW02 置 0000 14W03 置 0111 N 17 时 14SW02 置 0001 14SW03 置 0111 但是应当注意 当 14SW03 置 1111 时 个位分 频比 N1 15 如果 14SW02 置 0001 时 此时的总分频比为 N 25 因此为了计算方便 建 33 议个位分频比的预置不要超过 9 当程序分频器的分频比 N 置成 1 也就是把 14SW02 置 0000 14SW03 置成 0001 状态 这时 该电路就是一个基本锁相环电路 当二级程序分频器的 N 值可由外部输入进 行编程控制时 该电路就是一个锁相式数字频率合成器电路 14P01 为外加基准频率输入铆孔 14TP01 为相位